Ningún sistema es adecuado para todos.

Los componentes que conforman su sistema de posicionamiento de alta precisión (base y rodamientos, sistema de medición de posición, sistema de motor y accionamiento, y controlador) deben funcionar en perfecta armonía. En la Parte 1, abordamos la base y los rodamientos del sistema. Aquí, abordamos la medición de posición. La Parte 3 abordará el diseño de la etapa, el accionamiento y el codificador; el amplificador de accionamiento; y los controladores.

Sistema de medición de posición

Generalmente, los controladores se clasifican como de "lazo abierto" o "lazo cerrado". En los controladores de lazo abierto (generalmente usados ​​con motores paso a paso), cada impulso que emite el controlador provoca un cierto desplazamiento de la corredera. Sin embargo, no es posible determinar la magnitud del desplazamiento. Por ejemplo, se pueden haber emitido 500 pulsos, pero debido a la fricción estática, la tolerancia del husillo de bolas, la histéresis, los errores de bobinado, etc., la mesa podría haberse movido solo durante 498 pulsos. Una desventaja importante es que no se realiza la corrección del error de posicionamiento.

En un sistema de lazo cerrado, o servosistema, un codificador de posición proporciona retroalimentación al controlador. Este continúa enviando señales de control del motor hasta que se alcanza la posición exacta deseada de la corredera.

Una diapositiva sin retroalimentación de posición en la ilustración superior, seguida de los tres métodos comunes para medir la posición de la diapositiva:
• Codificador de posición montado en el eje del motor o del husillo de bolas.
• Codificador lineal montado en la corredera.
• Interferómetro láser con espejos montados en la corredera.

En el primer método, la posición de la corredera se mide indirectamente: el codificador de posición se monta en el eje de transmisión. La tolerancia, el desgaste y la flexibilidad de los componentes mecánicos entre la corredera y el codificador de posición provocan desviaciones entre la posición deseada y la real. En combinación con el husillo de bolas, la precisión de la corredera, en el mejor de los casos, se ve limitada por la precisión del husillo de bolas. Las precisiones típicas son de ±5 a ±10 mm/300 mm de recorrido.

La mayoría de los sistemas de medición lineal constan de una regla de vidrio precisa y un cabezal de medición fotoeléctrico. Tanto la regla como el cabezal se fijan directamente a la corredera móvil y miden directamente su posición. No se introducen errores por imprecisiones del husillo de bolas. Las precisiones típicas de la propia regla son de ±1 a ±5 mm/m. Esta precisión también corresponde a la de la corredera en la ubicación del cabezal de medición.

La carga de la plataforma (cuya precisión de posición es lo que realmente nos interesa) siempre se encuentra a cierta distancia de la escala de medición, medida en dirección perpendicular a la dirección del movimiento, ya que la mayoría de los codificadores se ubican debajo de la corredera, pero la carga se encuentra encima. Esto es aún más pronunciado con plataformas apiladas. Durante un movimiento, si la corredera se inclina ligeramente debido a desviaciones en la rectitud de las guías de apoyo, errores de inversión, etc., se crea una desviación con respecto a la posición de la carga respecto al codificador.

Un pequeño error angular con un gran desplazamiento, como el que se encuentra en las plataformas XY apiladas, puede multiplicar la inexactitud de la escala. En otras palabras, una escala de medición proporciona información de posición correcta solo en el punto donde se fija el cabezal de medición.

Por ejemplo, una platina de movimiento con características de balanceo de precisión muestra errores angulares típicos de aproximadamente ±5 segundos de arco (1 segundo de arco = 1/3600 grados o aproximadamente 5 μrad). Para una distancia de 100 mm entre la carga y la báscula, esto da como resultado un error de posicionamiento de ±2,5 mm.

Para aplicaciones de extrema precisión, el sistema de retroalimentación de posicionamiento por interferómetro láser con espejos planos es la mejor opción. La longitud de onda de un láser de helio-neón, 632,8 nm, sirve como estándar. Un nanómetro equivale a 1 × 10⁻⁻ metros. Se puede alcanzar una precisión de aproximadamente ±0,1 mm/m con una fuente láser estabilizada, con una resolución de hasta λ/1024 o 0,617 μm. Lambda (λ) es la longitud de onda de la luz.

Una ventaja principal es que los espejos pueden ubicarse en el punto de carga, es decir, donde la precisión es realmente importante. Se eliminan los errores de Abbé. La planitud del espejo, típicamente en el rango submicrónico, determina la linealidad con la que se mueve la corredera.

Además, debido a que el movimiento de una platina XY está referenciado a un punto fijo fuera del plano de movimiento, la retroalimentación compensa automáticamente cualquier falta de cuadratura del sistema XY, porque mantiene la corredera a una distancia fija.

La longitud de onda de la luz en el aire depende de su velocidad, la cual es función de la temperatura, la presión y la humedad relativa del aire, entre otros factores. Al utilizar una escala de medición, un cambio de temperatura produce errores de medición debido a la expansión del material de la escala. Los coeficientes de expansión típicos para las escalas de vidrio y acero son de 8 y 10 mm/m por °K. Con un interferómetro láser, donde no se puede mantener un entorno estable, se pueden corregir los cambios atmosféricos con componentes de compensación automática opcionales.